[實用新型]一種晶圓表面氧化膜去除裝置

有效

• 申請號: 200820124346.2
• 申請日: 2008-12-09
• 公開（公告）號: CN201311920Y
• 公開（公告）日: 2009-09-16
• 發明（設計）人: 徐繼平
• 申請（專利權）人: 北京有色金屬研究總院;有研半導體材料股份有限公司
• 主分類號: H01L21/311
• 分類號: H01L21/311
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司
• 代理人: 郭佩蘭

技術領域

本實用新型涉及一種晶圓表面氧化膜的去除裝置。

背景技術

外延片是生產集成電路的基礎材料之一，近年來，生產外延片用的襯底材料(重摻雜硅片)的需求量越來越大。為防止重摻雜硅片在外延生產過程中引起雜質的外擴散和自摻雜，往往需要對重摻雜硅片進行背封處理，即在襯底片的背面生長一層SiO₂薄膜，由于雜質在SiO₂中的擴散系數遠小于在硅中的擴散系數，因此可以對襯底片中的雜質進行有效封堵。比較常用的SiO₂沉積方法有兩種，一種是采用APCVD(常壓化學氣相沉積)方式，另一種是LPCVD(低壓化學氣相沉積)方式，常壓沉積的優點是可以單面沉積SiO₂薄膜，工藝過程相對簡單，缺點是所沉積的薄膜致密性不夠，對于生產高質量外延片，大多采用低壓沉積方式，低壓沉積SiO₂是雙面沉積過程，即硅片的正反表面均沉積了SiO₂薄膜，因此必須去除硅片正表面的SiO₂薄膜。

已有的去除晶圓表面氧化膜的方法有：化學機械拋光(CMP)，濕法刻蝕，干法刻蝕。

化學機械拋光工藝：將要去除表面氧化膜的硅片置于拋光機上，使用化學和機械原理將硅片正表面的二氧化硅拋掉，以達到去除晶圓正表面氧化膜的目的，該方法的優點是可以將二氧化硅去除干凈，缺點是加工成本太高(設備和工藝成本高)，加工效率低。

濕法和干法刻蝕工藝：利用集成電路制造工藝中的光刻工藝，可達到去除硅片正表面氧化膜的目的，將硅片置于氫氟酸和氟化氨的水溶液中的去除方法為濕法刻蝕，將硅片置于氫氟酸蒸汽中的去除方法為干法刻蝕。此工藝方法必須具備光刻用的設備和材料，加工成本高和加工速度慢是其方法的主要缺點。

上述方法雖工藝成熟，但加工成本太高，加工效率較低，通常是采用單片加工，因此有必要提供一種新型的晶圓表面氧化膜的去除工藝及裝置。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種晶圓表面氧化膜的去除裝置，該裝置簡便，效率高。

為實現上述目的，本實用新型采取以下設計方案：

這種晶圓表面氧化膜的去除裝置包括：一個工作風廚，一個位于工作風廚內的氫氟酸氣體發生器，氫氟酸氣體發生器接氫氟酸氣體均壓器，氣體均壓器出口接一個硅片反應室，反應室為中空的腔室結構，一側連接排風管道，反應室內有裝片用片槽，片槽下方有保護氣腔，用于裝卸硅片的真空吸盤，還有保護氣體發生器，及氫氟酸氣體輸運管道(P₁)和閥門、保護氣體輸送管道(P₂)和閥門、輸送干燥氣的管道(P₃)和閥門。

工作風廚，用以提供晶圓表面氧化膜去除反應的整個操作空間；氫氟酸氣體均壓器，用于穩定發生器內產生的HF氣體壓力，內裝氫氟酸液體，通過鼓泡方式產生HF氣體。

本裝置裝片結構是用與硅片規格相匹配的片槽，片槽下是保護氣腔，氣腔內保護氣與二氧化硅無化學反應。

氫氟酸氣體發生器為一鼓泡裝置，該裝置包括裝HF酸液體用的密封桶，插入液體中的進氣管，桶內還有出氣管。

硅片反應室為聚四氟乙烯材質，反應室內片槽數量為5～8個，片槽尺寸分別與4、5、6寸硅片相匹配。

附圖說明

圖1：去除硅片表面氧化膜的工藝流程框圖

圖2：本實用新型設備連接示意圖

圖3a：圖2中硅片反應室主視圖

圖3b：圖3a的俯視圖

圖3c：圖3a的左視圖

圖2中，1為保護氣閥門，2為HF閥門，3為鼓泡閥門，4為干燥氣閥門，5為保護氣的氣源，6氫氟酸氣體發生器，7氫氟酸氣體均壓器，8為反應室，9片槽。硅片反應室片槽斜面11寬度為6～8mm，斜面上呈圓周分布圓形氣孔10，其中氣孔位于距斜面底端2～3mm處，氣孔直徑2～3mm，氣孔間距10～15mm。

其中硅片反應室腔室內貫穿一條保護氣輸送管，其中輸送管管身均勻分布開孔，開孔直徑為4～6mm。

具體實施方式

本裝置的操作包括如下步驟：

提供若干6寸半導體硅片，其表面采用LPCVD方法沉積了SiO₂薄膜。首先用真空吸盤將硅片置于片槽內，硅片正表面朝上；

打開保護氣閥1，調節保護氣閥壓力至5-20psi；關閉反應室；打開HF氣閥2，調節HF氣閥壓力至5-20psi；打開鼓泡氣閥3，調節鼓泡氣閥壓力至5-20psi；至此，HF氣體通過發生器，經由均壓器，通過氣閥2進入反應室，與硅片正表面的SiO₂發生反應，反應時間控制在5-15min；反應完成后，硅片表面SiO₂薄膜被去除；至此首先關閉鼓泡氣閥3，打開干燥氣閥4，調節干燥氣閥壓力至5-20psi，對反應室持續干燥5-10min；關閉保護氣閥1，用真空吸盤取出硅片；目檢人員對硅片氧化膜去除情況進行檢測。